运用断裂力学对碾压混凝土坝表面裂缝稳定性的分析研究

碾压混凝土坝在施工和运行过程中可能存在许多表面裂缝，遇温度骤降（寒潮侵袭或坝体挡水等）时，可能使裂缝进一步扩展。本文运用断裂力学分析的方法，进行了初步探讨，提出一种判断裂缝稳定性的方法，遇温度骤降当裂缝深度超过临界裂缝深度LC时，表面裂缝将发生扩展；当超过裂缝稳定扩展深度La时，裂缝将发生不稳定扩展。最后本文运用了一个工程实例来说明这种方法可以运用于工程实际，指导工程施工和运行，具有一定的现实意义。     

超声波检测大坝混凝土表面裂缝深度

在大坝混凝土施工中,坝体表面混凝土由于外界温度骤降或水分蒸发,因体积变形而开裂,形成不同深度的表面裂缝。裂缝不仅损坏建筑物的外观而且破坏了建筑物的整体性,也影响建筑物的耐久性。设计和施工人员对裂缝危害性判断,必须了解裂缝深度。以往国内外工程皆采用钻孔压水方法判断裂缝深度,     

气温骤降作用下混凝土表层温度的简化计算方法

大体积混凝土的裂缝已是混凝土坝施工中的重大质量问题之一。在混凝土中出现的裂缝绝大多数为表面裂缝,浅层的表面裂缝不会对坝体带来危害,通常不必对所有的表面裂缝进行处理,但是也应注意到一些表面裂缝会发展成深层裂缝或贯穿性裂缝。据一些工程资料分析,大多数的贯穿性裂缝也是由于表面裂缝的不断扩展而形成的。发生在重要部位的贯穿性裂缝和深层裂缝,如在坝体的基础部位或迎水面等处,就会影响到结构物的耐久性、防渗性和整体性,造成较为严重的后果,这就需要采取工程措施来进行补强或防渗处理。这种事例在国内外的工程中都曾有发生。因此,目前人们对表面裂缝的扩展所带来的危害有了进一步的认识。同时,还认为表面裂缝产生的主要原因是气温骤降(俗称冷空气入侵或寒潮)。在气温骤降期间,通常还伴随着大风,更加速了空气与混凝土表面的热交换,促使表层混凝土的温度急骤下降。而表层混凝土的降温收缩受到内部混凝土的约束,会在混凝土表层生产过大的拉应力,使得混凝土开裂或使已有裂缝进一步地扩展。 众所周知,我国是受气温骤降影响较大的国家。每当秋末或冬、春季节,冷空气经常不     

应用断裂力学探讨大体积混凝土表面裂缝的稳定性

混凝土坝的裂缝问题是当前大体积混凝土施工中值得重视的质量问题。裂缝一般可分为表面裂缝和贯穿性裂缝两大类。在工程中出现的以表面裂缝占绝大多数,国内有的混凝土坝在施工过程中出现这种裂缝达数百条、甚至上千条之多.当遇到气温骤降时,有的表面裂缝会扩展成为贯穿性裂缝,造成结构的整体性的破坏。为了减少和防止裂缝给坝体带来危害,     

关于龙羊峡水电站主坝裂缝的成因及初裂时间的推测

龙羊峡水电站混凝土主坝下游面出现了数条规模不一的裂缝。这些裂缝是否会影响到大坝的强度和稳定性，是工程上十分关注的问题，也是大坝稳定评判的条件之一。为了准确的掌握这些裂缝的成因和对大坝稳定的影响，龙羊峡水电厂及中国科学院等单位，对这些裂缝的深度、开度、走向进行了检验测定。鉴于此，本人经过对龙羊峡水电站大坝垂线、弦线、谷幅观测资料以及对龙羊峡地区气候、气象资料的分析，初步得出结论：主坝下游面裂缝主要是1985年～1986年主坝混凝土浇筑至2510m～2570m高程时，遇气温骤降袭击开裂产生表面裂缝，逐步发展形成的。值得关注的是：经长期观查、分析，近期有部分裂缝尚在延伸，并似向纵深发展。     

柘溪大头坝迎水面垂直裂缝扩展过程的研究

本文将混凝土视为粘弹性材料,同时考虑外界载荷持续作用下发生的蠕变变形和温度变化引起的应力松弛共同对裂纹扩展过程的影响.根据柘溪大坝的各项实测资料,按照文献[1、2],进行了平面应变的有限元计算,其结果与实测值基本一致. 计算结果表明,柘溪大坝坝墩存在着因水泥水化热及气温变化而造成的迎水面垂直初始表面裂纹,其深度达70—80cm,在1969年元月份的温度应力和水载荷共同作用下,裂纹进一步扩展,当水沿新张开的裂纹渗入到180—240cm时,裂纹扩展的深度达270—294cm.俟后,由于气温和水位的下降,小于330cm深度以内的裂纹停止扩展,到1969年6月份水位回升到164cm高程,在温度应力与水载荷共同作用下,深度达275—282cm以上的裂纹发生失稳扩展.     

岗南水库新增溢洪道裂缝成因分析

由于地质和气温等因素的影响,岗南水库新增溢洪道溢流堰面产生大量裂缝,在一定程度上影响了水库的正常运行.首先分析了可能产生裂缝的因素,然后进行了三维有限元计算,对裂缝的成因进行了分析.结果表明,温度骤降是产生裂缝的主要原因.     

寒区水工混凝土挡土墙裂缝原因及防治措施

水工混凝土挡土墙是土木建筑工程中常用的支挡建筑物,是水工建筑的重要组成部分,它具有岸边接连、挡水、导流及侧向防渗等多种功能。在水利工程建设中,为满足使用与构造上的要求,挡土墙的截面尺寸往往很大,因此裂缝是混凝土挡土墙普遍存在的问题。这些裂缝对工程的整体性、耐久性、防渗性及安全运用具有严重的危害。1　温度裂缝1 1　裂缝发生的原因混凝土在硬化过程中放出大量的热,内部温度不断上升,由于浇筑体内温度分布的不均匀,常常表面升温慢,内部升温快,因而混凝土膨胀内部快而外部慢。当气温骤降或寒潮袭击,这时内部升温膨胀,表面…     

圆形扩展风机基础温度场和温度应力仿真分析

在我国大规模建设风电场的背景下，风机基础混凝土的温度裂缝问题逐渐被重视。为探究圆形扩展风机基础温度场和应力场的变化规律，根据高邮某风电场实际施工条件，并基于ＡＮＳＹＳ的ＵＰＦｓ二次开发对圆形扩展风机基础的温度场和温度应力进行仿真模拟计算。计算结果表明:圆形扩展风机基础最高温度和最大应力均出现在中心部位；基础各部位温度降至准稳定后，温度场和温度应力场将随气温呈现周期性变化；表面应力虽然数值较小，但表面最大应力发生在混凝土未完全发育的早期，基础表面依旧存在开裂的可能。通过分析得出以下结论:表面部位的内外温差和温度梯度是产生表面应力的原因；中心部位的温降值决定基础最大温度应力。故可通过控制内外温差、温度梯度和温降值来进行圆形扩展风机基础的温控，为风机基础的温控防裂提供参考。     

寒潮对导墙坝段施工期温度应力影响研究

导墙外侧边界对外界温度变化非常敏感,寒潮使周围环境温度骤降进而将导致混凝土表面和内部呈现较大温差,引起温度应力过大和出现温度裂缝等问题。针对旬阳水电站右导墙坝段,采用三维有限元法,模拟坝段施工过程,对无寒潮无保温、有寒潮无保温和有寒潮有保温3种工况进行温度场和应力场仿真计算研究。结果表明:寒潮过程对坝段表面温度影响较大,在坝段表面产生了较大拉应力,对坝段内部温度和应力几乎没有影响;寒潮发生时,采用5 cm厚的泡沫塑料板进行保温,可使坝段表面温度提高8. 0℃左右,表面最大应力小于过流面抗冲磨混凝土允许拉应力,能有效避免寒潮引起的温度裂缝。研究成果可为类似工程提供借鉴和参考依据。     

一种混凝土保温新技术——喷涂水泥膨胀珍珠岩

对混凝土坝进行表面保温,是防止混凝土表面产生裂缝的重要措施之一。龄期较短的混凝土,由于水泥水化热的散发,其内部温度较高,遇到气温骤降,极易产生裂缝。在寒冷地区,即使是龄期较长的混凝土,过冬时若不注意表面保温,仍会产生表面裂缝。通过一些调查和试验,表明水泥膨胀珍珠     

对陈村大坝下游面105.00m高程裂缝的研究及控制

陈村大坝下游面１０５．００ｍ高程附近的水平大裂缝，横跨２４个坝段，河水部位１０主段的缝深已超过５ｍ，对１０５．００ｍ高程以上坝体定位和１０５．００ｍ高程附近坝体应力，都有一定影响，经断裂力学研究，拱冠部位裂缝最大可能扩展深度为４．４ｍ，裂缝深度扩展后，１０５．００ｍ高程以上坝体的抗滑稳定仍能满足规范要求。为防止裂缝突变扩展，应控制运行水位不低于设计死水位。对裂缝进行适当保温处理，是改善裂缝附近应力     

化学灌浆技术处理船闸混凝土裂缝的措施

一、船闸裂缝发生的机理及主要成因 1.大体积混凝土水化热引起的裂缝 在大块体混凝土凝结和硬化过程中,水泥和水产生化学反应,释放出大量的热量(水化热),导致混凝土块体温度升高.当混凝土块体内部的温度与外部环境温度相差很大,以致形成的温度应力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸值时,就会形成裂缝(船闸底板裂缝多属这种性质的裂缝). 2.混凝土自身干缩和收缩引起的裂缝 主要有:混凝土硬化过程中所产生的干缩应力和混凝土内部温度与外部环境温度的差异所产生的收缩应力超过了混凝土当时所能承受的拉应力;混凝土在干缩和收缩的过程中受到其他部位的约束和地基不均匀沉降;结构物性状、断面尺寸的差异甚大而造成混凝土收缩突变;底板混凝土浇筑过程中施工程序不当,没有进行平仓、浆水与骨料离析,混凝土表面层仅有浆水造成的干缩裂缝;混凝土表面养护不当,造成混凝土表面的龟裂等.     

渠道衬砌冻胀破坏性裂缝处理技术

赵口引黄灌区二期工程项目区遭遇三十年一遇极端寒潮,局部已完工渠道衬砌在温度骤降及连续低温作用下,混凝土衬砌板受基土冻胀力及温度应力而产生的拉应力超过混凝土原设计抗拉强度,最终在此拉力的作用下形成冻胀裂缝.根据裂缝成因,通过采取对渠道衬砌原横、纵伸缩缝间距相应调整,且对衬砌板坡脚增设诱导缝从而对冻胀破坏性裂缝进行预防.同时根据已产生冻胀破坏性裂缝的缝宽进行分级,并采用相应技术进行处理.最终,在采用聚氨酯、聚脲材料对冻胀破坏性裂缝进行缺陷处理后,虽对渠道工程局部外观有一定影响,但对混凝土衬砌面板的强度、抗冻性、抗渗性等耐久性能基本无影响;对渠道的糙率基本无影响,不影响渠道输水能力.     

大坝混凝土施工期温度裂缝的稳定分析

本文采用断裂力学的应力强度因子 K_I 作为分析砼坝施工期裂缝的稳定性指标,通过对年气温及寒潮的温度变化产生裂缝的稳定分析,得出了裂缝发生及扩展的趋势,从而为施工前期及几年后的裂缝现象提供了一个分析方法。本文还论及了由于砼浇筑中发生的如蜂窝、麻面等质量事故,增大了 K_I,促使裂缝不稳定。并阐述了为进一步完善温控设计,应该增加砼K_(IC)试验及计算砼各龄期遇各种寒潮 K_I 的必要性。     

混凝土保护层锈胀裂缝扩展规律试验研究

基于通电加速腐蚀方法,研究了4种试件的表面开裂时间和表面裂缝宽度随时间的演化。开裂初期,表面裂缝宽度随时间缓慢增大,当裂缝宽度达到一定值后,表面裂缝宽度随时间迅速增大,最后呈稳定扩展趋势;纵向钢筋的锈蚀并不均匀,钢筋面向保护层一侧的钢筋表面锈蚀较为严重。     

大体积混凝土温控措施在涵闸工程中的应用

正一、大体积混凝土结构产生裂缝的原因1.混凝土水热化水泥作为混凝土的核心材料,其质量是判断工程项目质量的重要依据之一。在混凝土凝固过程中,水泥水化热会引起温升,而混凝土外露表面容易散发热量,这就使得混凝土结构温度内高外低,且温差很大,形成温度应力。当产生的温度应力(一般是拉应力)超过混凝土当时的抗拉强度时,就会形成裂缝,这种裂缝有轻度的表面裂缝,有重度的贯穿性裂缝。2.外部温度     

混凝土墙温度裂缝的防治

一、温度裂缝的特点 在混凝土墙施工中易产生温度裂缝，且温度裂缝多发生在建筑物已完工，未通水运用的第一次降温时。温度达到最低时，裂缝达到最大值。发生的部位一般在墙全长的 １／ ２处，裂缝呈上宽下窄，且有上部向下部发展的趋势。温度裂缝宽度较小，冷季宽、热季窄，未通水时宽、通水时窄。温度裂缝对工程的整体性、耐久性、防渗性具有严重的危害。 二、裂缝发生的原因 混凝土浇筑后，硬化过程中放出大量的热能，内部温度不断上升，由于浇筑体内温度分布的不均匀，常常表面升温慢，内部升温快，因而混凝土膨胀内部快而外部慢，当气…     

库水位变动下库岸滑坡变形失稳机制离心模型试验

为研究滑坡在库水位变动下的变形演化机制，以车邑坪滑坡为原型，建立了1∶70滑坡概化模型，设计了一套库水位升降系统，开展了一次水位抬升及两次不同速率水位连续骤降的离心模型试验。研究结果表明：水位抬升阶段滑坡变形不明显；当水位首次骤降时，滑坡前缘拉裂缝迅速发展贯通形成断裂带，随后断裂带下错滑塌，中后部产生张拉裂缝；当水位二次骤降时，滑坡沿原断裂带继续下滑，但滑动程度明显减弱，中后部竖向压密行为导致裂缝扩展趋稳。水位抬升阶段孔压滞后性明显，随后各阶段逐渐减弱，前缘滑体土压各阶段变幅剧烈，而中后部在首次骤降时最剧烈。总体上来看，导致滑坡失稳的水位骤降速率区间为0.7～1.5 m/d,滑坡深部动水压力效应较浅层强烈，滑坡变形受库水位首次骤降影响强于二次骤降，变形破坏呈现由前缘到后部逐渐减弱的牵引式特征，各阶段依次呈现初始变形、加速变形及减速变形特征。     

重力坝中劈头裂缝开裂分析

混凝土重力坝中的表面裂缝在蓄水后容易扩展成劈头裂缝。本文通过三维有限元仿真计算,分析上游表面裂缝在蓄水后,水沿着裂缝入渗至坝体内部,对内部混凝土造成的冷击影响,进而判断表面裂缝扩展成劈头裂缝的可能性。通过工程实例计算表明,上游表面裂缝扩展成劈头裂缝主要原因是水沿着裂缝入渗至坝体内部,温度应力叠加水的压力,在裂缝周端引起很大的拉应力,进而使裂缝向纵深扩展。通水冷却措施对改善缝端应力效果并不明显,防止劈头裂缝的有效方法是在蓄水前对坝体上游表面裂缝进行封堵处理。